干细胞培养基的选择[选购宝典]

【字体: 时间:2012年08月23日 来源:生物通

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  在选择干细胞培养基时,您要考虑干细胞的潜在应用、您的细胞所需的培养基组分,以及培养基的可靠性和质量。在大部分情况下,培养基是根据干细胞的来源而设计的,如胚胎、神经或造血。在选择培养基时,必须记住,它要能实现干细胞状态下的细胞扩增,同时又不会损害其分化能力。如果有多个培养基满足您的要求,那么您再考虑使用的简单程度以及成分是否确定。

干细胞通常都很宝贵,因此我们要给予它们最好的照顾。干细胞的培养,不仅仅是保存它们,还要让它们健康地成长,这样我们才能得到理想的结果。不过,市场上有那么多种干细胞培养基,如何挑选,好生为难。

其实,在选择干细胞培养基时,您要考虑干细胞的潜在应用、您的细胞所需的培养基组分,以及培养基的可靠性和质量。在大部分情况下,培养基是根据干细胞的来源而设计的,如胚胎、神经或造血。在选择培养基时,必须记住,它要能实现干细胞状态下的细胞扩增,同时又不会损害其分化能力。如果有多个培养基满足您的要求,那么您再考虑使用的简单程度以及成分是否确定。

对于干细胞的培养而言,成分明确的培养基无疑是最佳方案。无血清、成分明确的培养基通常包含重组的成分,而不是经过纯化的成分,这样您就确切地知道里面有什么。这种培养基变化极少,不像含血清的培养基有着明显的批间差异。因此,实验结果也会更加一致。

话虽这么说,但干细胞培养基又不能一概而论。那么多种特殊的细胞,那么多种特殊的需求,我只能说,适合自己的才是最好的。

胚胎干细胞 & 诱导多能干细胞

胚胎干细胞(ES)来源于着床前胚胎的内细胞团,被公认为是最具多能性的干细胞群体。这些细胞能够在体外无限增殖,保持未分化的状态,同时保留了分化成各种体细胞组织的能力。诱导多能干细胞(iPS)是在体细胞中表达特定基因产生的。这两种类型的干细胞在心脏病、糖尿病、脊髓损伤及多种神经退行性疾病的治疗上都有着广阔的临床前景。

对于hESC/iPSC的培养而言,过去引用率较高的是mTeSR™1培养基。在Matrigel 基质上,mTeSR™1可用于未分化状态hESC的维持和扩增,而不必添加其他生长因子。然而,尽管TeSR培养基能够在没有动物蛋白的情况下支持干细胞的生长,但其中添加了人血清白蛋白和人源基质蛋白,这就使得培养条件较为昂贵,而且白蛋白的批间差异也是个问题。

去年,iPSC技术的先驱、美国威斯康辛大学麦迪逊分校的James Thomson教授领导的研究小组对iPSC的培养条件进行了优化,去除了培养基中的BSA和BME,并在DMEM/F12培养基中添加了胰岛素、FGF2、维生素C、硒、转铁蛋白和TGFβ,开发出一种完全确定的培养基E8。这种培养基能够支持人ESC和iPSC的未分化增殖。此外,他们还发现玻璃粘连蛋白(vitronectin)可作为基质,支持干细胞的粘附和生长。

基于这一研究成果,Life Technologies公司在今年推出了Essential 8™培养基和玻璃粘连蛋白(VTN-N)基质,为多能干细胞带来了高效的无滋养层培养系统。之前,大部分无滋养层的多能干细胞培养是利用基底膜提取物开展的,这些成分可能会随批次而变化。而VTN-N能比野生型的玻璃粘连蛋白更好地支持iPSC的粘附和生长。欢迎索取Essential 8培养基的更多资料

无独有偶,加拿大STEMCELL Technologies公司也即将推出TeSR™-E8™。它与Essential 8™一样,也是基于Thomson实验室的成果。至于两者成分是否完全相同,暂时无从得知。TeSR-E8仅包含维持hESC和iPSC所需的最关键成分,为多能干细胞的培养提供了一种更简单的条件。

市场上的ESC/iPSC培养基还包括:StemCell Technologies的mTeSR(成分明确)和TeSR2(成分明确、无动物来源成分);Thermo的HyClone AdvanceSTEM细胞培养基(无血清);默克密理博的HEScGRO培养基(无异源成分)以及Life Technologies的StemPro® hESC SFM、KnockOut™血清替代物、KnockOut SR XenoFree CTS和KnockOut D-MEM CTS。

至此,Life Technologies已经为多能干细胞的培养提供了四种组合。至于它们之间有什么差别,请看下表。

 

无血清、有滋养层的培养,适合多个物种的ESCiPSC

无滋养层的培养,可优化bFGF的浓度,维持PSC的分化能力

最佳的无滋养层培养,适合所有的人ESCiPSC,批间差异极小

无异源成分的PSC培养,有利于从实验室到临床的转化

产品名称

KnockOut™血清替代物

StemPro® hESC SFM

Essential 8™ 培养基

KnockOut™ CTS™ XenoFree ESC/iPSC Kit

建议的应用

滋养层培养;滋养层上的重编程;PSC的分化

无滋养层的培养

无滋养层、无异源成分的培养;无滋养层的重编程

滋养层和无滋养层的无异源成分培养,用于细胞治疗研究

建议的PSC物种

多个物种

批间差异

中等

中等

中等

价格

$

$$$

$$

$$$$

更多特征比较请看这里

造血干细胞

造血干细胞是临床上应用最多的干细胞群体,可用于造血系统恶性肿瘤及疾病的治疗。它们是组织特异的干细胞,展示出卓越的自我更新能力,并负责了造血系统的终生维持。


以往培养造血干细胞通常使用含有胎牛血清的培养基,由于血清中含有抑制性成分,而其他营养成分也会因为血清批次的不同而有所不同,这些都会对细胞的培养产生影响。为了减少这些可变因素的影响,最好使用不含血清的培养基。

Life Technologies的StemPro®-34 SFM 是一种无血清培养基,含有人源、重组或者合成成分,适合人造血干细胞的培养。StemPro®-34 SFM不含有血清,因此您可以通过加入造血生长因子或其它细胞因子,来诱导细胞的增殖和分化。

而STEMCELL Technologies在不久前更推出了一款不含有动物和人类蛋白,只含有重组和合成组分的造血干细胞完整培养基StemSpan™ ACF。这是一款新的无动物来源成分、化学限定的造血干细胞培养基,不含动物或人类血浆来源的组分。它支持有核细胞和CD34+细胞的扩增,也支持单核细胞向树突状细胞的分化。

间充质干细胞

从形态上看,间充质干细胞有着细细长长的细胞体和一个大的细胞核。与其他干细胞类型一样,MSC有能力自我更新,并维持其多潜能性。因此,间充质干细胞有着组织修复的巨大治疗前景。研究表明,间充质干细胞能够分化成多个细胞类型,包括脂肪细胞、软骨细胞、骨细胞和心肌细胞。

R&D Systems拥有StemXVivo™系列培养基产品,用于间充质干细胞的扩增。目前有两种完全培养基可供选择,一种包含FBS,另一种则是无血清培养基。StemXVivo MSC Expansion Media中的所有组分,包括胎牛血清,都经过选择和优化,适合人、小鼠和大鼠MSC的培养。StemXVivo™ Serum-Free Human MSC Expansion Media则经过优化,适合人MSC的培养。此外,R&D Systems还有一款专门用于MSC冻存的Freezing Media。

BD生命科学部门也推出了新一代、完整的骨髓间充质干细胞(MSC)扩增系统。BD Mosaic™ 系统(包括培养基、添加物和培养表面)的整体设计简化了工作流程,并提高了生产效率。传代期间无需补充培养基,提高细胞的倍增速度。其无血清配方减小了批间差异和污染隐患,进一步优化了流程并降低风险。

神经干细胞

神经干细胞(NSC)是未分化的前体细胞,特点是能够自我更新,并具有多潜能性。通过增殖和分裂,神经干细胞产生克隆相关的后代,它们分化形成中枢神经系统中所有主要的细胞类型。其中包括神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞和衬在脑室上的室管膜细胞。

说到神经干细胞的培养,大家肯定首先想到Neurobasal培养基、B-27、N-2等。当然,现在也有一些无血清的培养基,比如Life Tech的StemPro® NSC SFM。它能对来自胚胎干细胞或胚胎组织的神经干细胞进行良好扩增,支持贴壁培养物和神经球体悬浮培养物的长期生长和扩增。在StemPro® NSC SFM中生长的神经干细胞保持着分化为生理活性神经元和胶质细胞的潜能。

毫无疑问,干细胞的培养与干细胞的研究有着千丝万缕的联系。随着研究的深入,控制干细胞自我更新、分化和功能的关键信号通路和分子的不断阐明,相信新的细胞培养基也会不断问世。(生物通 余亮)

 

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